上帝粒子是什么,上帝粒子为什么会被叫做上帝粒子,其被发现意味着什么

上帝粒子是什么?在这个浩瀚的宇宙中有很多我们难以解释的东西,科学家们也在进一步探索。通过强子对装机模拟宇宙碰撞,发现了上帝粒子的存在,上帝粒子究竟有什么用呢?

上帝粒子其实就是希格斯粒子,而“希格斯粒子”(Higgs particle)与空间中的物体的质量的形成有关。有了质量,粒子才会结合为原子,有了原子,才会有分子,有了分子,才能有物体。因此,“希格斯粒子”被认为是一种形塑了世界万物的粒子,没有它,就没有人们所见的世界,可能这就是为什么它会被赞誉为“上帝粒子”(God particle)的原因。

希格斯玻色子为什么被称为“上帝粒子”?没有它就没有一切

上个世纪六十年代,英国物理学家彼得·希格斯(Peter Higgs)开始尝试研究物质拥有质量的根本原因。需要知道的是,“质量”不只简单地代表物体所含的物质的量,它的另一个意义在于物体获得加速度的难度。举个例子,一辆较重的大卡车要刹车或加速,肯定会比一辆较轻的小轿车困难得多,用的时间长,需要的能量也大。加速的难度越大,质量越大。

据说,希格斯在一次野外散步的时候突发奇想,认为空间就像水,水中的物体在运动时会遇到阻力,让运动变得困难,相应地,粒子穿行于空间中,也应该承受某种“阻碍”,使其需要有所付出才能获得加速度,在宏观世界中体现为“质量”。空间中的这种使物质获得质量的机制,被称作“希格斯场”(Higgs field)。

希格斯玻色子为什么被称为“上帝粒子”?没有它就没有一切

理论物理学家布莱恩·葛林(Brian Greene)曾经提到过一个很有意思的比喻:可以把“希格斯场”想象成“狗仔队”,把空间中的各种物质看作“明星”。“狗仔队”看见明星就会一拥上前,将其团团围住,而明星则必须要使劲往前挤才能逃走;明星挤得越费劲,与狗仔队的互动越多,受到的阻碍越大,当然也从侧面说明,他的“名气”越大。演员们的名气,就等价于物质的“质量”。由于演员们的名气有大有小,相应地,不同物质(基本粒子)的质量也各不相同。比如,光子的(静止)质量是零,因此光能以理论上空间中的最快速度运动。

后来,欧洲核子研究组织(CERN)在日内瓦建造了一座“大型强子对撞机”(LHC),科学家们开始尝试把粒子加速到接近光速的速度,希望能从空间中找到“希格斯场”中的粒子,也就是“希格斯粒子”,以此验证希格斯的理论。

希格斯玻色子为什么被称为“上帝粒子”?没有它就没有一切

2013年,通过对撞机实验,初步确认已经发现了“希格斯粒子”,定名为“希格斯玻色子”(Higgs Boson,粒子分为“玻色子”和“费米子”两类,它们的自旋特性不同),证明了“希格斯场”的存在,希格斯本人也因此荣获诺贝尔奖。

希格斯玻色子为什么被称为“上帝粒子”?没有它就没有一切

“希格斯玻色子”仅仅是基本粒子,比如电子等的质量的来源,虽然世界万物都由基本粒子构成,然而它却并不完全是物质的全部的质量的给予者。物体的绝大部分质量来自于胶子场中的能量,也就是胶子传递强相互作用的束缚能量,三个夸克依靠胶子传递强相互作用束缚在一起形成中子或者质子。根据公式 E=mc^2.能量与质量是等价的。

希格斯玻色子为什么被称为“上帝粒子”?没有它就没有一切

计算机模拟的“希格斯玻色子”的运作模型。

“希格斯粒子”的发现,应该算是人类探究空间的一个重大里程碑,因为它不仅证明了“真空不空”,而且还说明,“空间”不是一种虚无的东西,它拥有自己与生俱来的固定的特性;“希格斯粒子”被认为普遍存在于空间中,作用就是给运动的物质施加质量(加速的难度)。这同时也说明了,即使是人们一般认为的“绝对真空”,也能够对物质造成实在的影响。

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